CN111928407A - 一种智能化导流通风装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种智能化导流通风装置及控制方法，该智能化导流通风装置包括设置在建筑一侧墙壁上端的送风单元、设置在工作台一侧端的监测单元和与监测单元信号连接的控制单元；送风单元包括呈敞口式结构的送风腔体、设置在送风单元敞口位置且初始位置呈水平布置方式的可变式导流板、设置在送风单元一侧墙壁外部的送风管道和设置在送风管道一侧端部的空调机组；检测单元包括CO2和PM2.5传感器；控制单元包括旋转式铰接单元、设置在可变式导流板1后端的变换控制器和风机组件的流量控制器。本发明解决了传统机械通风系统无法自适应室内环境参数实时变化需求且采用恒定送风参数导致通风能耗过大等难题，营造安全、健康且节能的建筑室内环境。

Description

一种智能化导流通风装置及控制方法
技术领域
本发明涉及通风设备和技术领域，尤其涉及一种智能化导流通风装置及控制方法。
背景技术
目前通风和空调系统作为建筑能耗大户，其所占建筑总能耗比例逐渐增大，同时也造成了建筑能源浪费甚至大气环境污染问题。其主要原因之一是传统通风和空调系统均为机械通风系统，该系统采用恒定甚至不合适的送风参数(包括送风方式、方向和速度)实现建筑室内环境调节，故无法有效满足室内污染源或人员数量的实时变化需求，也无法实现最优送风参数实时调控。为此，发展一种可自适应调节、在线监控的通风装置及控制方法可有助于营造安全、健康且节能的建筑室内环境。
导流通风主要以贴附式射流的原理进行工作，通过将送风口设置于建筑一侧墙壁且靠近建筑顶部位置处，利用顶部或竖直壁面形成贴附效应，将送风气流输送至地面，进而将新风最大限度地输送到工作区，降低工作区污染暴露风险。然而，该导流通风方式只适用于贴壁设置的情况，对于高大空间或具备更多分区的建筑类型，中间工作区域的通风效率或污染物去除效果大为下降；对于顶部壁面或两侧墙壁无法使用的情况，该导流通风方式无法实现自适应调节，最终导致通风系统失效；现有导流通风方式的调节方向为水平0°和竖直90°方向，调节幅度大，无法实现小角度精准调节。
发明内容
为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种智能化导流通风装置及控制方法，解决了传统机械通风系统无法自适应室内环境参数实时变化需求且采用恒定送风参数导致通风能耗过大等难题，营造安全、健康且节能的建筑室内环境。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种智能化导流通风装置，包括设置在建筑一侧墙壁上端的送风单元、设置在工作台一侧端的监测单元和与监测单元信号连接的控制单元；
送风单元包括呈敞口式结构的送风腔体、设置在送风单元敞口位置且初始位置呈水平布置方式的可变式导流板、设置在送风单元一侧墙壁外部的送风管道和设置在送风管道一侧端部的空调机组，空调机组连接一侧端的新风单元与另一端部的回风管道，新风单元将外界新风送入空调机组，回风管道连接建筑另一侧墙壁下端的回风单元，回风单元将室内空气通过回风管道送入空调机组；
检测单元包括CO2和PM2.5传感器，检测单元实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值；
控制单元包括旋转式铰接单元、设置在可变式导流板1后端的变换控制器和风机组件的流量控制器。
进一步优选地，可变式导流板包括4个导流板，4个导流板依次滑动连接，可变式导流板与送风单元具有相同的宽度尺寸，可变式导流板一侧端部设置在所述送风单元敞口位置的中心层面位置，可变式导流板侧壁通过旋转式铰接单元与送风单元进行连接。
进一步优选地，可变式导流板的后端设置有用于控制可变式导流板旋转和伸缩的变换控制器，可变式导流板初始长度为单个导流板的长度，可变式导流板伸缩的最大长度为初始长度的4倍，可变式导流板初始位置设置为水平方向，可变式导流板最大顺时针、逆时针旋转角度均为15°。
进一步优选地，送风管道和回风管道呈L形，送风管道和回风管道的管口呈矩形。
进一步优选地，送风单元和回风单元设置于对侧墙壁上，送风管道连接于送风单元的一侧端部设置有百叶型送风口，回风管道连接于回风单元的一侧端部设置有百叶型回风口和过滤组件。
进一步优选地，空调机组设置于建筑顶部位置，空调机组分别连接回风管道、新风单元和送风管道，空调机组采用一次回风系统，通过新风单元引入的外界新风与回风管道提供的室内空气混合，经空调机组过滤、冷却或加热处理后送入送风管道。
进一步优选地，空调机组后端设置有风机组件，风机组件设置有用于控制送风速度的流量控制器。
本发明还提供了一种基于上述智能化导流通风装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤A：监测单元实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值，并反馈至控制单元的变换控制器与浓度预设值进行比较，若高于浓度预设值，变换控制器通过计算与评估模块获取可变式导流板的最优变换方案，包括伸缩长度和旋转角度，实现调控，若低于浓度预设值，变换控制器不产生响应；
步骤B：监测单元实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值，并反馈至控制单元的流量控制器与浓度预设值进行比较，若高于浓度预设值，流量控制器传送控制信号至风机组件，增大送风速度，若低于浓度预设值，流量控制器传送控制信号至风机组件，减小送风速度。
本发明的有益效果：
本发明通过设置有可变式导流板控制器和风机端流量控制器，可实现送风单元的送风方向和送风速度的自适应调节，提升室内尤其是工作区域的通风效率和污染物去除效果，可变式导流板结构简单，可控制送风集中于固定区域，送风扬程更远，可变式导流板便于拆卸和重新安装，具备省时省力的特性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明智能化导流通风装置的整体结构示意图；
图2是本发明可变式导流板初始状态时的结构示意图；
图3是本发明可变式导流板延伸至最大长度且无旋转变换时的结构示意图；
图4是本发明可变式导流板延伸至最大长度且顺时针旋转15°时的结构示意图；
图5是本发明可变式导流板延伸至最大长度且逆时针旋转15°时的结构示意图；
图6是本发明可变式导流板的后视结构示意图。
图中：
1-可变式导流板；2-送风单元；3-送风管道；4-新风单元；5-空调机组；6-风机组件；7-回风管道；8-回风单元；9-工作台；10-CO2和PM2.5传感器；11-旋转式铰接单元；12/13/14/15-导流板；16-滑动组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本实施例中以具备两个分区(分区1和分区2)的建筑空间为例，如图1所示，该建筑空间尺寸为长10m，宽4m，高3.5m，建筑面积约为40m2。设定单个分区的占地面积约为20m2，单个分区设定有1个工作台，工作台设置于分区中心位置，且单个工作台配备有0-3个工作人员。依据室内人员最小新风量及贴附射流的阿基米德数理论，设定每人供给30m3/h的送风量，所述空调机组5的总送风量变化范围为0-1800m3/h，可根据室内人员或污染源数量的实时监测信号反馈至所述风机组件6的流量控制器实现最优送风量的实时调控。考虑到冬季供热时，导流板不容易形成贴附射流，因而本发明主要适用于夏季通风工况。
本发明的智能化导流通风装置包括设置在建筑一侧墙壁上端的送风单元2、设置在所述送风单元敞口位置的可变式导流板1,所述送风单元2包括呈敞口式结构的送风腔体，所述送风腔体的敞口截面尺寸为长1m，宽0.4m、百叶型送风口，其尺寸为长0.9m，宽0.3m。所述可变式导流板1包括所述导流板12-15，通过所述旋转式铰接单元11与所述送风单元进行连接，基于变换控制器可实现导流板的旋转变换，所述导流板12/13/14/15之间设置有所述滑动组件16，基于变换控制器可实现导流板的伸缩变换。如图6所示，所述导流板12的截面尺寸为1m×0.12m，所述导流板13的截面尺寸为0.9m×0.95m，所述导流板14的截面尺寸为0.8m×0.7m，所述导流板15的截面尺寸为0.7m×0.45m，所述导流板12-15的长度L为0.9m(如图2所示)。
如图2，3所示，所述可变式导流板1的最小延伸长度为0.9m，最大延伸长度为3.6m。如图3所示，所述可变式导流板1的初始旋转角度为0°(水平方向)，此时导流板可将空气均匀地送入建筑内部空间，实现气流均匀分布。如图4所示，所述可变式导流板1的最大顺时针旋转角度为15°，此时导流板可将空气较为集中地送入分区1及其工作台区域，降低其工作人员的污染暴露风险。
如图5所示，所述可变式导流板1的最大逆时针旋转角度为15°，此时导流板可将空气较为集中地送入分区2及分区1的工作台区域，降低全部工作人员的污染暴露风险。
本发明的智能化导流通风装置也包括设置在所述送风单元2一侧墙壁外部的送风管道3，所述送风管道3呈L型，所述送风管道3的管口尺寸为长0.9m，宽0.3m、设置在所述送风管道3一侧端部的空调机组5，所述空调机组设置于建筑顶部位置，分别连接所述送风管道3、所述新风单元4和所述回风管道7，所述空调机组5采用一次回风系统，通过所述新风单元4引入的外界新风与所述回风管道7提供的室内空气进行混合，经所述空调机组5的过滤、冷却或加热处理后送入所述送风管道3实现送风、设置在所述空调机组5另一侧端部的回风管道7，所述回风管道7的管口尺寸为长0.9m，宽0.4m、设置在建筑另一侧墙壁下端且与回风管道7连接的回风单元及过滤组件8，所述回风单元采用百叶型回风口，其尺寸为长0.9m，宽0.4m，所述过滤组件呈凹凸式蜂巢状，包括活性碳网和加强网，能够初步地将颗粒物、灰尘等进行过滤。
一种基于智能化导流通风装置的控制方法，智能化导流通风装置还包括设置在两个分区的所述工作台9一侧端的监测单元，所述监测单元包括CO2和PM2.5传感器10，可监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值、与所述监测单元信号连接的控制单元，所述控制单元包括设置在所述旋转式铰接单元11、所述可变式导流板1后端的变换控制器和所述风机组件6的流量控制器。具体控制方法步骤如下：
步骤A：所述两个分区的传感器10实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值，并反馈至可变式导流板1的变换控制器与浓度预设值进行比较，若高于浓度预设值，所述变换控制器通过计算与评估模块获取可变式导流板1的最优变换方案，包括伸缩长度和旋转角度，实现在线调控；若低于浓度预设值，所述变换控制器则不产生响应；
步骤B：所述两个分区的传感器10实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值，并反馈至风机组件6的流量控制器与浓度预设值进行比较，若高于浓度预设值，所述流量控制器传送控制信号至风机组件6，增大送风速度；若低于浓度预设值，所述流量控制器传送控制信号至风机组件6，减小送风速度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种智能化导流通风装置，其特征在于，包括设置在建筑一侧墙壁上端的送风单元、设置在工作台一侧端的监测单元和与监测单元信号连接的控制单元；
所述送风单元包括呈敞口式结构的送风腔体、设置在所述送风单元敞口位置且初始位置呈水平布置方式的可变式导流板、设置在所述送风单元一侧墙壁外部的送风管道和设置在所述送风管道一侧端部的空调机组，所述空调机组连接一侧端的新风单元与另一端部的回风管道，所述新风单元将外界新风送入所述空调机组，所述回风管道连接建筑另一侧墙壁下端的回风单元，所述回风单元将室内空气通过回风管道送入空调机组；
所述检测单元包括CO2和PM2.5传感器，检测单元实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值；
所述控制单元包括旋转式铰接单元、设置在可变式导流板1后端的变换控制器和风机组件的流量控制器。
2.根据权利要求1所述的智能化导流通风装置，其特征在于，所述可变式导流板包括4个导流板，4个所述导流板依次滑动连接，所述可变式导流板与送风单元具有相同的宽度尺寸，所述可变式导流板一侧端部设置在所述送风单元敞口位置的中心层面位置，可变式导流板侧壁通过旋转式铰接单元与所述送风单元进行连接。
3.根据权利要求2所述的智能化导流通风装置，其特征在于，所述可变式导流板的后端设置有用于控制可变式导流板旋转和伸缩的变换控制器，所述可变式导流板初始长度为单个导流板的长度，所述可变式导流板伸缩的最大长度为初始长度的4倍，所述可变式导流板初始位置设置为水平方向，可变式导流板最大顺时针、逆时针旋转角度均为15°。
4.根据权利要求1所述的智能化导流通风装置，其特征在于，所述送风管道和回风管道呈L形，所述送风管道和回风管道的管口呈矩形。
5.根据权利要求1所述的智能化导流通风装置，其特征在于，所述送风单元和回风单元设置于对侧墙壁上，所述送风管道连接于送风单元的一侧端部设置有百叶型送风口，所述回风管道连接于回风单元的一侧端部设置有百叶型回风口和过滤组件。
6.根据权利要求1所述的智能化导流通风装置，其特征在于，所述空调机组设置于建筑顶部位置，空调机组分别连接回风管道、新风单元和送风管道，所述空调机组采用一次回风系统，通过新风单元引入的外界新风与所述回风管道提供的室内空气混合，经空调机组过滤、冷却或加热处理后送入所述送风管道。
7.根据权利要求6所述的智能化导流通风装置，其特征在于，所述空调机组后端设置有风机组件，所述风机组件设置有用于控制送风速度的流量控制器。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的智能化导流通风装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：监测单元实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值，并反馈至控制单元的变换控制器与浓度预设值进行比较，若高于浓度预设值，变换控制器通过计算与评估模块获取可变式导流板的最优变换方案，包括伸缩长度和旋转角度，实现调控，若低于浓度预设值，变换控制器不产生响应；
步骤B：监测单元实时监测工作区域的CO2和PM2.5浓度数值，并反馈至控制单元的流量控制器与浓度预设值进行比较，若高于浓度预设值，流量控制器传送控制信号至风机组件，增大送风速度，若低于浓度预设值，流量控制器传送控制信号至风机组件，减小送风速度。
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